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应对疫情,这些互联网技术可以帮到你
时间:2020-06-03 09:42:01
文章发布:李阳
原创作者:未知
来源:互联网

面对严峻的新型冠状病毒肺炎疫情防控形势,教育部发布了关于2020年春季学期延期开学的通知,并由各级教育主管机构逐级落实,以降低师生流动性,减少疫情传播的可能。

突发重大疫情使教育系统构建的强大信息化基础设施作用凸显。智慧校园基础上的互联网信息平台可以实现人与人不见面,但信息仍然可以实时沟通,综合利用下一代互联网、大数据、人工智能和VR技术,大胆尝试未来教育教学新模式,为重大疫情中实现“停课不停学”提供了可能。让我们进一步认识一下这些网络技术:

一、下一代互联网IPv6

高校对下一代互联网IPv6不陌生。IPv6是Internet Protocol Version 6互联网协议第6版的缩写,是互联网工程任务组IETF设计的用于替代IPv4的下一代IP协议,其地址数量达到2的128次方,可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。IPv6的使用,不仅能解决网络地址资源数量的问题,而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

近年来在CERNET的大力推动下,高校IPv6科研部署和应用升级已经有了大幅度升级,成为高校越来越重要的信息基础设施。CERNET目前拥有30000公里光纤,总带宽3.15T以上,交换能力超过2×1.6T,38个主节点覆盖36个城市核心节点,其中100G线路通达其中23个核心节点,联网单位超3000个,用户超2000万人。

当前全球规模最大的纯IPv6互联网CERNET2拥有41个核心节点,覆盖31个省市,主干线路带宽10G/100G,主干网总带宽2950G,IPv6用户数量超过1000万。CERNET目前拥有独立的国内IPv6互联总带宽183.5G;国际出口总带宽超过60G,目前正在扩容带宽100G。

2017年11月26日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,从国家战略层面开始全力推动下一代互联网IPv6的整体发展。教育部要求到2020年底,教育系统的各类网络、门户网站和重要应用系统完成升级改造,支持IPv6访问;基于IPv6的安全保障体系基本形成。下一代互联网相关学科专业人才培养、技术研发与创新工作显著加强,教育系统人才保障和智力支撑能力大幅提升。

CERNET服务教育科研的优势明显:

1、网络优势。CERNET目前拥有全球规模最大的纯IPv6网络,业已成为我国研究下一代互联网技术、开发基于下一代互联网的重大应用、推动下一代互联网产业发展的关键性基础设施。

2、技术优势。CERNET已经成为推动我国下一代互联网发展的中坚力量,带动我国国际互联网标准取得重要突破(基于真实IPv6源地址的网络寻址体系结构、IPv4 over IPv6网状体系结构过渡、 IVI翻译过渡技术等),先后获得20多项国际互联网标准RFC,以及国内外重要奖项。

3、政策优势。接入IPv4的教育网用户,按1:1配比免费接入IPv6;单独接入IPv6,资费为教育网标准的50%。

4、用户优势。CERNET在国内拥有近2000所高校用户,这些同时也是国家技术创新体系重要力量。

5、服务优势。CERNET已经拥有网络运行、客户服务、营销平台三位一体的综合服务能力,形成网络服务、技术服务、信息服务、产业服务四大业务体系。为新形势和重大事件下高校的信息化发展提供了助力。

同时,CERNET已经为高校的下一代互联网升级推出了十项特色服务。包括教育信息化基础环境建设服务、国际带宽保障服务、教育系统edu.cn域名服务、用户/网站IPv6升级服务、高速数据传输网络服务、CERNET统一认证与资源共享基础设施CARSI服务、eduroam@CERNET国际学术网络漫游服务、教育网络信息安全服务、赛尔网络下一代互联网技术创新项目以及创新大赛、教育信息化学术交流平台服务。在新形势下,教育网将不断完善十大特色服务,为国家发展和重大疫情下高校的可持续教学科研,为全国高校做好“停课不停教、不停学”的相关工作,作为疫情当前最为重要的任务。

二、中国教育科研网统一认证和资源共享基础设施CARSI

新的数字表明,疫情期间,全国有17所高校提交了CARSI上线申请,4所高校完成调试服务正式上线。CARSI--CERNET Authentication and Resource Sharing Infrastructure,是由CERNET会员单位北京大学所发起的一项跨域认证授权服务,服务对象为已经接入教育网的大中小学、各级教育管理部门和科研机构。它是在已广泛建立的校园网统一身份认证和用户管理系统基础上,建设的一套用户身份和应用系统资源共享机制。

作为我国教育信息化的基础设施, CARSI服务可支持师生在校外直接访问国内外需要身份认证的海量在线资源,帮助高校师生突破时间与空间的限制,为在线资源的不间断访问、为学术科研活动的有序顺畅提供便利。通过CARSI,使用校园网账号可在任何时间(白天、晚上、平时、节假日)、任何地点(学校、家里、出差路上、野外)通过任何终端(家庭电脑、个人手机)以任何联网形式(手机4G、咖啡店Wi-Fi),访问线下已经获取权限的应用系统/服务。全程网页操作,无需下载插件或app,无需使用校园网IP地址,无需繁琐设置,避免因大量用户同时接入学校VPN造成学校服务器过载的情况。

疫情期间,CERNET统一认证与资源共享基础设施CARSI北京大学技术团队和赛尔公司人员坚守岗位,简化高校和应用服务提供商申请流程,将必须的线下材料审批临时调整为线上审批,疫情结束后材料补寄,大大提高了学校申请和开通服务的速度。运维团队加班加点,帮助学校快速完成服务调试和上线。截至2020年2月2日,疫情期间共17所高校提交了线上申请,4所学校完成调试服务正式上线,包括华中科技大学、浙江大学、华南理工大学等疫情重点防护区学校。有效支持了高校师生在家学习和科研。部分统计,平均每日提供服务约2000次。

目前,CARSI提供知网、EBSCO、Emerald、IEEE、RSC、SpringerNature等40多种资源的访问,众多高校自有资源和商业应用资源仍在持续接入中。需要特别说明的是,通过CARSI,可以帮助生物、化学和医学等领域的专家,在任何地点通过校园网账号使用资源目录中的高性能计算资源,提升多方线上协作能力,助力病毒疫苗和特效药的研制。同时,CARSI也可以为信息服务商(SP)提供高校真实身份认证服务,欢迎信息内容服务商加入CARSI联盟。CERNET也会继续发挥学术科研平台的作用,不断优化网络质量和网络带宽,尽最大努力做好教学科研保障。

三、5G+人工智能

疫情期间,不间断的沟通,均需依托移动通信技术实现,作为新一代移动通信技术5G具有高速率的显著特性,是高校同时支持在线教学科研和疫情监控保障的重要移动通信手段。5G速率可以达到10Gbps,对构建高校万物互联的基础设施,推动物联网、大数据、人工智能与高校远程教学科研应用深度融合,建设智慧校园不可或缺的重要技术之一,对于服务高校重大疫情决策对移动网络高带宽和低延时应用需求也必将越来越重要。

5G的高校应用已经有比较成熟的案例,例如位于疫情中心武汉的华中科技大学是最早开展5G校园建设的高校之一,电信学院教授“5G联创行业应用开发实验室”主任刘应状指出,5G技术已经成熟,华中科技大学校园内的5G基站一期设备已经到位。四个基站部署在东九、韵苑学生食堂、启明学院及博士生公寓,2020年,整个5G网络或将覆盖全校,届时可以大范围接入5G网络,实现5G虚拟现实课程教学等更多更强大的功能应用。2019年6月,中国西部5G+教育的最重要项目,对标世界一流的西部最大智慧学镇正式建成。中国西部科技创新港(智慧学镇)项目是一个“校区、园区、社区”创新体、技术与服务结合体、科技与产业融合体。作为探索21世纪大学新形态的尖端国家级项目,西部科技创新港是支撑西安交大“双一流”高校建设的重大举措。而上海工程技术大学建成了覆盖该校主要教学和科研场所的5G移动网络,基于自主知识产权AVS2的超高清8K编解码、数字版权保护、人工智能及大数据等方面展开应用,同时也为重大疫情中的高校远程应用提供了经验。

四、物联网

物联网(The Internet of Things,简称IOT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统等各种装置与技术,实时采集任何需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

物联网与教育的深度融合将推动人才培养模式的根本转变,不论是MOOC、微课、手机课堂,还是其他互联网的授课形式,都进一步扩大了传授知识的规模,江南大学是国内基于物联网技术进行高校信息化和智慧校园建设的典型案例之一,学校紧密围绕生态文明建设,将可持续发展和环境保护的理念贯穿高等教育全过程,积极进行绿色科技创新,在节能减排、绿色校园建设等方面取得了显著成效。

江南大学新校区基本建设中,有意识直接采用具有数据采集功能的智能电表等仪表仪器。经过几年的建设和改造,目前校园内已经安装近2 万个各类传感监控点,电路、给水管网、变电所、VRV 中央空调、分体空调、路灯、安防和交通等实施全方位、立体式的数字化实时管理,监控覆盖率达90% 以上,其中水、电远程计量率达到99%。

江南大学打造“江南大学数字化能源监管平台”与学校信息化服务门户“e 江南”对接,成为e 江南门户的一个重要子应用,还与e江南完成统一身份认证集成,实现单点登录,方便用户使用。平台采用统一规划、分步实施的方式,架构为1+1+N+M模式,即1 个能源服务门户,1 个系统平台,N 个业务子系统和移动应用(Mobile),目标是充分利用采集的能源计量和监控信息,将能源管理过程中的“模糊”概念变成清晰数据,实现了不同人、时、地的管理及多渠道信息交互,为管理者提供了更科学的决策支持。

五、大数据和信息数据治理

大数据是面向海量信息数据采用全新处理模式,具有更强决策力、洞察发现力和流程优化能力的大规模、高增长率和多样化的信息资产。针对疫情高校实施的数据信息监控,采集分析,和数据画像,行为模型构建等都是以大数据技术为基础进行的。

例如,大数据技术在追踪武汉疫区人员流动和去向方面的重要作用,根据“航班管家”统计,可以显示疫情爆发以来武汉出港航班的各目的地数据;曾出现在湖北境内的手机信号的迁移,曾在武汉华南海鲜批发市场使用过的“支付宝”客户此后的支付地,都能帮助有关部门追踪了解可能感染者的出行轨迹。

为了及时发布权威疫情信息,在信息收集方面,高校根据群体性质的特点,采取了不同的策略。首先,针对教师群体,一般高校都是通过二级部门进行信息广播和收集;其次,针对学生群体,由学生事务部门依靠辅导员与学生进行直接联系,点对点地传达通知并收集疫情相关信息。用信息化的思维对这两类数据收集方式中的共同点和不同点进行分析。结果发现,从组织到个体的信息传达,依赖的是媒体和社交网络的传播;从个体到组织的信息汇总,则依赖的是点对点的确认通信。实际上,两级实体之间的信息传递的目标是一致的,都是希望信息有效传递到对方,只是考虑到传递成本而采取了不同的策略。实际上,高校若是具备统一集中的信息传递工具,可以实现个体对信息收悉的确认,也可以及时向组织汇报信息。在本次疫情情况下,以及各种需要信息传递的场景下,都可以实现准确、及时、必达的信息交换。

对于重大疫情中的高校来说,大数据技术的核心价值在于预测,使用大数据分析技术可以提高疫情确诊的准确率,对有效防控疾病传播具有重要价值。传染病的发生、发展、分布与时间和空间信息密切相关。利用大数据可对传染病疫情的时间、空间信息进行多维搜索,检索、处理和分析这些疫情信息可实现对传染病的流行趋势及影响范围进行预测、预警,对提高传染病防控的针对性、预见性和主动性,抑制流行病的蔓延,以及制定卫生决策都具有十分重要的意义。

六、WiFi6和第三代校园无线网络

随着智慧教室、网上教学以及音乐、图片、视频类社交应用在大学校园的盛行,校园网络需要更大带宽、更低时延、更高可靠性,并且能支持接入更多类型的终端设备。WiFi 6的标准代码为 802.11ax,是最新的 WiFi 标准。全新的技术标准,意味着 WiFi 的重大的进步,包括更多的功能,数据的吞吐量更大,而且还拥有更快的速度。WiFi6采用了新的1024QAM模式。同时有多个信道,每个信道可以允许最多九个用户,每个用户所分配的子载波最多可以达到26个,也就意味着它具有更密集的子载波间隔。与上一代 WiFi相比,速度提高近四成,最高速度可以达到11Gbit/s。

“网上浙大”是浙江大学提出的一种新型办学空间,以打造物联化、智慧化、可运营的全业务、全联接智慧校园为目标,重定义新教学、新服务、新学术和新人才概念,旨在为全校师生提供便利的上网环境和个性化的教学空间,建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型高校,推动浙江大学智慧校园建设目标落地。为更好建设“网上浙大”,学校第三代校园无线网络采用了WiFi5+WiFi6无线AP,实现校园目标区域内无线网络覆盖,为师生提供高速、便捷、泛在的网络环境,为“网上浙大”提供有力的支撑。包括紫金港校区东区和西区、玉泉校区、西溪校区、华家池校区、之江校区等五个杭州校区,均实现在教学区及宿舍区目标覆盖,室内全面有效覆盖和室外区域重点覆盖。覆盖区域无线网带宽从300M-450M提升至1200M-2000M。

在人员密集、存在大量终端并发需求的场景中采用WiFi6技术,其在网络容量、带宽使用效率、AP支持的终端数量以及Wi-Fi网络覆盖等方面都实现了全面提升,可以完整覆盖高密、放装、嵌入式面板和室外等场景,同时基于智能运维,实现智能网络优化、故障预测分析、故障感知及处理,基提供以用户为中心的运维,提升网络运维效率。

WiFi6技术已支持完成了浙大多项教务工作,包括支持浙江大学新生报到现场;支持紫金港西区大批楼宇投入使用;配合第五届“互联网+”大学生创新创业大赛无线网络支持;支持“网上浙大”-“学在浙大”平台,帮助全校师生开展线上线下混合教学的在线学习空间等应用。高性能、大带宽、低时延、高可靠的WiFi6网络,为师生提供更好的带宽升级服务,提升师生上网体验,有效保障了学校的教学、科研和管理,给浙大师生学习交流和日常生活带来了极大的便利,为智慧校园建设提供泛在、高速的基础网络支撑。

基于新的互联网技术,高校在重大疫情中可以全面升级在线教学方式,体系化、系统化的实现一线教学和科研、管理的不间断,并有序组织针对疫情发展状态的相关防控体系。而且在疫情结束后,更加完善和强健的网络合信息化化系统将可以持续帮助学校完成创新人才培养模式的常态化,互联网+教育的双一流智慧校园构建,为新时期高校现代化发展赋能。

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